来源：市场资讯
（来源：PharmaBlock药石科技）
PART 01
背景
胰高血糖素样肽 -1 受体（ GLP-1R ）激动剂药物是一类重要的降糖药物，部分也用于减重治疗。其中诺和诺德的司美格鲁肽和礼来的替尔泊肽在近两年全球药物市场势头迅猛，有望成为新晋的“药王”。除了这两个多肽类的药物，小分子类的口服 GLP-1R 药物也逐步浮出水面，礼来开发的 orforglipron 已于 2025 年 4 月成功完成三期实验，有望在 2026 年得到 FDA 批准上市。
辉瑞公司之前也就小分子类的口服 GLP-1R 药物进行了开发，其中 Danuglipron 氨基丁三醇分子推进到了临床二期。但因为该分子较口服的司美格鲁肽并没有效果优势，且在二期临床实验中 Danuglipron （每日 2 次）的胃肠道副作用反应发生率较高，停药率（ 50% ）也不低，每日 1 次的临床实验中 1 例无症状受试者还发生了潜在的药物诱导性肝损伤，故辉瑞公司于 2025 年 4 月最终终止了该药物的研发。
早期开发团队设计的 Danuglipron 氨基丁三醇（ 1 ）的合成路线如 Scheme1 所示。该路线始于化合物 2 和 3 之间的 Pd 催化 C-O 偶联，随后进行脱保护，并将中间体 5 分离为双对甲苯磺酸盐。在碱性条件下，用含手性氧杂环丁烷的氯甲基苯并咪唑 6 对 5 进行烷基化，形成酯 7 。随后，在 1,5,7- 三氮杂双环 [4.4.0] 癸 -5- 烯（ TBD ）介导下水解酯 7 ，得到中间体 8 。最后，用氨基丁三醇处理 8 ，得到 Danuglipron 氨基丁三醇（ 1 ）盐。
尽管该合成路线成功支持了临床前批次原料药的生产，但工艺细节仍需改进，在前两步中主要体现为 step1 中的高钯催化剂负载量（ 5 mol% ），少见且昂贵的配体（ TrixiePhos ）和碳酸铯导致的高成本，二氧六环作为溶剂带来的环保和毒性问题和一次柱层析纯化步骤。
鉴于之前一段时间 Danuglipron 氨基丁三醇（ 1 ）的高临床和商业需求，建立一个低成本、稳健、高效且可持续的商业化生产工艺至关重要。辉瑞计划发表多篇论文用于概述生产 Danuglipron 氨基丁三醇（ 1 ）的商业化工艺的开发。在此，我们聚焦于 step1 和 step2 的稳健串联过程的设计与开发。
PART 02
反应条件优化
在早期临床供应之前，发现在 step1 中，可以使用 JohnPhos （一种更易获得且价格较便宜的配体）替代 Trixiephos ，能将钯负载量从 5 mol% 降至 2 mol% 。此外， step2 串联成盐工艺的开发避免了 step1 后的注层析纯化步骤，简化了整体流程，以两步 86% 的高收率获得了预期中的双对甲苯磺酸盐（ 图4 ）。
在对该优化后的工艺回顾后发现，进一步的优化依旧是很有必要的，特别是在催化剂负载量、溶剂和碱的选择方面。中间体2和3之间的 C-O 偶联是在 1,4- 二氧六环中使用 Cs₂CO₃ 作为碱进行的。然而，由于1,4- 二氧六环相关的健康风险和环境问题，它不被认为是生产中的优选溶剂。此外， Cs₂CO₃ 相对于其他碳酸盐碱具有较高的分子量且价格较高，这会导致大规模生产过程中物料成本与废物产生量的增加。且因为 Cs₂CO₃ 的高密度，可能会给大规模生产过程中的物料搅拌与混合带来潜在挑战。同时，该工艺还需要通过硅藻土过滤和使用硅基清除剂处理以去除钯，然后在 Boc 脱保护前进行溶剂交换为乙醇，这增加了生产和废物处理成本，延长了生产时间。最后，在通过对甲苯磺酸介导的中间体4 的脱保护，通过结晶得到 5 的双对甲苯磺酸盐暴露出了晶体尺寸小，相关的浆液粘稠和过滤缓慢的问题。
故后续的优化和工艺改进工作集中于五个关键目标：
降低钯和配体成本
确定一种更易获得、适合长期生产的碱
用更可持续的溶剂替代 1,4- 二氧六环
通过最小化单元操作和缩短周期时间来简化工艺
评估中间体 5 的潜在盐形式
确定新的 Pd 催化 C-O 偶联条件的努力始于筛选 12 种溶剂、2 种无机碱和多种催化剂（ 表1a ）。
初步结果表明，在使用 BippyPhos/Pd(OAc) 作为首选催化剂的情况下， Cs₂CO₃ 在多种溶剂（ TBME 、 MeCN 、 PrCN 、苯甲醚和 cPME ）中的表现优于 K₃PO₄ 。为了实现 Cs₂CO₃ 的替代，进行了进一步的筛选工作，重点关注 24 种市售膦配体（基于文献先例 14-18 ），并结合 2 种溶剂和 2 种碱（ 表1b ）。
最佳条件来自富电子、大体积的单膦配体，如JackiePhos 、 BippyPhos 、 AdBrettPhos 和 AlPhos ，它们的反应转化率较高。其他表现良好的配体包括 XPhos 、 JohnPhos 、 t-BuXPhos 和 XantPhos 。使用大多数双-和三烷基膦配体的实验中，观察到 2 的转化不完全。溶剂和碱对转化率的影响很小，表明 1,4- 二氧六环和 Cs₂CO₃ 可以更换为苯甲醚和 K₃PO₄ 。苯甲醚表现出良好的可重复性，并且能够显著降低两种配体—— XPhos 和 t-BuBrettPhos 的 Pd 催化剂负载量（ 表1c ）。
在对实验结果进行全面评估并对配体和钯催化剂的商业可用性和成本进行详细评估后， XPhos 和 Pd(OAc) 被确定为第一次十公斤级放大的配体 - 催化剂组合。随后使用苯甲醚和无水 K₃PO₄ 粉末为基础确立了放大的条件—— Pd(OAc) 0.25 mol% ， XPhos 0.25 mol% ， K₃PO₄ 1.7 当量，在苯甲醚（ 10 mL/g ）中，于 100°C 下反应。这些条件成功用于生产 16.4 公斤的 5·TsOH 一水合物盐。该工艺表现良好，两步分离收率为 82% 。
尽管该化学过程已成功在数公斤规模上进行，但苯甲醚作为溶剂仍存在一定问题，主要原因在于其成本高且大规模生产时商业可获得性有限。为解决这些问题，最初探索了使用甲苯和醇的混合物以模拟苯甲醚的极性，然而这些溶剂体系在放大时表现不如预期，杂质水平较高。反而是使用甲苯作为单一溶剂反应进行得很好。对各种 Pd 催化剂来源和配体再一次评估后发现，烯丙基氯化钯二聚体和 XPhos 是更为理想的组合，能够实现更快的反应、低杂质水平和高收率。
使用 K₂CO₃ 在甲苯中的 C-O 偶联条件优化后，确定为 0.18 mol% 烯丙基氯化钯二聚体、 0.50 mol% XPhos 和 1.7 当量 K₂CO₃ ，该条件在较小规模（≤ 5.0 g ）的实验中实现了过夜完全转化。然而，在为生产做准备的大规模实验中，观察到了反应完成时间的变化和对升温程序的敏感性，这表明该工艺操作接近失效边缘，并导致了放大过程中批次失败的风险。对反应的动力学研究和模拟发现，当反应使用的催化剂用量较低时，需要增大配体与催化剂的比例，以避免因催化剂与配体的解离导致在反应后期阶段的催化剂失活与分解。最终放大的条件修改为 0.20 mol% 烯丙基氯化钯二聚体、 1.20 mol% XPhos 和 1.7 当量 K₂CO₃ 。
PART 03
后处理优化
可行条件的后处理涉及两次过滤：一次用于在交叉偶联后去除碱和盐残留物，另一次在金属清除剂处理后，这在放大过程中会导致过滤时间延长和额外的单元操作而提高成本。通过水洗去除无机物被认为是一种更有效的替代方案。在评估了多种方法后，开发了一种使用两种共溶剂（乙醇和乙酸乙酯）的水洗方案，该方案实现了清洁的两相分离。该分离的有机层直接进入使用 p-TsOH·H₂O 的脱保护步骤。
基于优化后以甲苯做溶剂的反应条件，尝试使用了 MEK 代替乙酸乙酯，同时保持相同的水和乙醇体积，测试了类似的后处理方法。该方法也提供了清洁的相分离和良好的溶液收率。然而，在该实验中观察到分离出的 5·TsOH 中钯含量的变化以及 step2 中结晶现象的不一致性。
为确保有效去除钯，团队评估了一系列金属清除手段，包括固体清除剂和液 - 液萃取方法。固体清除剂（如活性碳、硅胶和硫代氨基甲酸酯类清除剂）被发现对去除钯无效，工作重点随即转向确定合适的水溶性清除剂。在室温和70°C 下，通过液 - 液萃取筛选了总共30种水性清除剂溶液。结果表明，较高的温度显著改善了钯的去除， L- 半胱氨酸和 N- 乙酰基 -L- 半胱氨酸这两种清除剂均能实现约 70% 的钯清除。
先前开发的后处理需要使用甲苯、乙酸乙酯和乙醇的三溶剂系统以最小化分液阶段的两相界面的乳化和悬浊物生成。对于 step1 的甲苯工艺，推测 step2 结晶的变异性可能源于有机层水含量的差异，而这与混合后的相分离 / 沉降时间有关。对反应体系水洗的初步评估显示，两相界面的悬浊物含量极小，相分离清晰且放大可重复。
在简化后处理和确定候选的钯清除剂之后，探索了整合工艺的操作流程。重新对 L- 半胱氨酸和 N- 乙酰基 -L- 半胱氨酸进行评估后，观察到在后处理过程中如果没有添加乙醇和 MEK ， N- 乙酰基 -L- 半胱氨酸不再是一种有效的清除剂。然而， L- 半胱氨酸仍然有效。使用 L- 半胱氨酸水溶液洗涤作，能实现有效的相分离和钯去除。除了其金属清除效率外，还意外发现 L- 半胱氨酸能与化合物 3 的腈基反应，生成一种水溶性杂质，有助于从有机溶液中去除未反应的 3 。该方法通过消除 MEK 和乙醇共溶剂的使用简化了 step1 的后处理，并建立了一个稳健有效的除钯策略。
PART 04
Step2 的优化
脱保护条件的优化首先评估了各种甲苯 : 乙醇 :MEK 溶剂比例，以及 p-TsOH·H₂O 当量对结晶、浆液稠度和分离出的 5·TsOH 纯度。在通过各种溶剂混合物的溶解度和温度依赖性溶解度研究之后，优化的条件确定为 2.5 当量 p-TsOH·H₂O ， 7 mL/g 甲苯， 3 mL/g MEK 和 2 mL/g 乙醇。这些条件使得中间体 5·TsOH 能够直接以反应结晶的方式分离为一水合物，无需晶种。
如前所述，在 step1C-O 偶联后引入水溶液洗涤后处理后，发现之前观察到的缓慢过滤得到了显著改善。从水洗和非水洗后处理条件分离出的 5·TsOH 晶体形态进行比较，并结合 PXRD 分析，发现当实施水洗后处理时，一水合物是主要形式。此外，使用水洗后处理分离出的晶体表现出更大的片状形态，与非水洗工艺观察到的针状晶体形成对比（ 图5 ），具有更高的过滤效率。
然而，使用改进后的水洗后处理（不额外添加乙醇和 MEK ）会导致了非常快的成核，产生了更小的片状晶体、杂质包藏和5·TsOH 的多晶型混合。为从源头上可控的解决此问题，尝试向脱保护步骤中加入不同当量的水。结果显示加入3当量水能形成更大、轮廓分明的片状晶体。基于这些发现， step2 的条件被修改为额外加入3当量水，使得能够持续分离出优选的5·TsOH 一水合物形式。这种形式提供了更快的过滤速度和有效的杂质清除。
用于合成5·TsOH的最终优化条件总结于表2a 。开发出的工艺包括：使用烯丙基氯化钯二聚体、XPhos和K₂CO₃ 在甲苯中进行钯介导的C-O偶联，然后进行由加热的 L- 半胱氨酸水溶液洗涤组成的后处理。得到的有机相在 50°C 下用 p-TsOH·H₂O 处理，随着反应进行实现产物的反应结晶，一水合物盐 5·TsOH 随后通过过滤分离。优化后的路线如下：
优化后的工艺流程简化，过滤时间大幅缩短， PMI 降低了63% ，钯使用量降低为原来的20% ，溶剂和碱的成本降低到了原来的五分之一到三分之一。
PART 05
总结
该文献报道了 Danuglipron 氨基丁三醇（ 1 ）合成中的 step1 和 step2 的持续开发优化，重点关注了放大过程的稳健性、效率和可持续性。最终成功建立了优化的交叉偶联条件、简化的后处理以及直接串联至 p-TsOH·H₂O 的脱保护步骤。这两步的串联工艺仅包括一次相分离和一次过滤分离步骤就能使 5·TsOH 作为一水合物盐达到所需质量。使用该工艺，工厂成功交付了约 1 吨的 5·TsOH 一水合物盐。整个生产分四批进行，平均分离收率为 80% 。
参考文献
1.Afrin, U.; Baldwin, A.; Bartolome, A. P.; Do, N. M.; Faria Quintero, A. R.; Fernández, D. F.; Fifer, J.; Fussell, S. J.; Huang, S.; Jolin, G. R.; et al. Synthesis of Danuglipron: Design and Development of a Robust Telescoped C−O Coupling─Deprotection Sequenc e. Org. Process Res. Dev. 2026, ASAP. DOI: 10.1021/acs.oprd.6c00006.
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